井巷冒顶片帮(必)讲稿.pptVIP

井巷冒顶片帮事故预防 主讲：郭建文 注册安全工程师 福建天宝矿业集团 井巷冒顶片帮事故属矿山事故中的顶板事故。它是指由于各种原因引起的采掘空间的围岩垮落事故。 一、冒顶片帮事故原因分析 冒顶片帮事故的发生，一般是由于地质条件、生产技术和组织管理等多方面的主观和客观因素综合作用的结果，是由于采掘活动破坏了岩石原有的应力平衡状态，使应力局部集中，超过了岩体的强度造成的。为了进一步了解冒顶片帮事故发生的原因，预防冒顶片帮事故发生的可能性，必须分析岩体的应力状态，掌握地压活动的规律。 （一）岩体的应力分析与地压现象 1、岩体的应力分析 地下某一点的岩石，均受到两种力的作用，一种是承受上覆岩层的重量，即重力。重力的大小，与埋藏深度和上覆岩层的密度有关。另一种是现代地壳运动形成的构造应力，它表现为挤压、拉张和剪切三种状态，并造成不同的构造形迹，如褶皱、断裂等。 在掘进巷道之前，地壳内任何一点的岩石都是在力的作用下，并在各个方向上处于静力平衡状态。这种在地壳内存在的自然应力状态叫做原岩应力状态。 在采掘之后，岩体中出现了空间———井巷、峒室和采场。根据材料力学的实验研究，物体内部的缺陷所在，会引起局部的应力集中。岩体内部的采掘空间就是物体内部的缺陷，是应力急剧增加的地区。这种采掘空间的出现，破坏了原岩体的应力平衡状态，使采掘空间周围岩体内各点的应力大小和方向都发生了改变。一般把因开井巷而产生的应力变化大于!的范围称为“采动影响范围”。该范围一般为井巷或采场最大线尺寸的**倍，并习惯将此范围内的岩体称为“围岩”，而将该范围以外的岩体仍称为原岩。采掘空间使得围岩应力重新分布。 物体受应力作用后则发生变形，它可以是形状的改变，也可以是体积的改变，或两者都发生改变。岩石的变形与其它物体一样，一般都经过弹性变形、塑性变形（弯曲）和脆性变形（破裂）三个阶段。 在巷道围岩中，当应力集中达到一定值，且应力作用时间也足够长时，围岩便不可避免地会发生弹性变形、弯曲或破裂。为了阻止围岩发生过大的变形或破坏，巷道大多需要采取各种方法进行维护，如架设支架、加固围岩等。如果支架选型不当或强度不够，支架也可能遭受破坏。我们把井巷围岩和支架的变形和破坏现象统称为地压现象。 2、地压的含义 这里所说的地压，是指原岩作用于围岩外部单位面积上的力。事实上，原岩与围岩是连为一体的，它们之间的力，是物体内部的力，即应力，而非压力。这里只是把围岩假想为脱离于原岩的一种物体，相当于一种地下结构物。这样，原岩相对于围岩来说则成为外部，于是原岩作用于围岩外部单位面积上的力就可以由“应力”改为“压力”。这种岩体压力就是地压。 在实际应用中，对地压概念存在着两种不同的理解。广义地理解，地压就是岩体中存在的力，这种力由围岩（天然形成的地下结构物）与支架（人工构筑的地下结构物）两者共同来承担。而采矿工作者习惯上把围岩位移和冒落岩块作用在支架上的压力称为地压，实际上这种破坏性压力只是全部地压的一小部分，因此这种概念是不确切的。 为了区别起见，将岩体内部原岩作用于围岩上的压力称为广义地压，而将围岩位移与冒落岩块作用在支架的压力称为狭义地压。当采掘空间内不采取任何人工结构物时，地压全部由围岩来承担。在这种情况下，地压与广义地压概念是一致的。在采用支架的情况下，地压则可分为广义地压和狭义地压两部分。应当说明，采矿工作者为了方便起见，在谈到作用在支架上的压力时，常习惯沿用“地压”这一名词，而将“狭义”两字省略。 3、地压现象的不同表现形式 地压现象是复杂的。脆性岩石的围岩，如花岗岩、石英砂岩和片麻岩，其地压现象表现为巷道冒顶、片帮等围岩破坏现象。塑性较强的围岩，如风化壳、松散沉积物、粘土岩和蛇纹岩等，其地压现象表现为围岩向巷道空间产生很大的变形和移动，表现为巷道顶板下沉、片帮或底板鼓胀等。此外，不同的工程性质也往往引起不同的地压现象。如竖井工程中出现井壁破裂、井筒涌砂、岩帮片落；采掘后因采空区未处理，引起岩层移动、地表沉陷和巷道错断下沉等。 地压现象还与巷道的形状关系密切。巷道断面形状不同，抵抗应力对巷道破坏的可能性大小也不同。巷道断面为椭圆形时最稳定，为正方形时最易受破坏。 （二）岩石强度与岩体强度 地压现象是围岩内部应力和围岩强度矛盾斗争的表现。当围岩应力小于围岩强度时，围岩稳定；一旦围岩应力超过其强度，则围岩开始破坏，同时显现出各种地压现象。 因此，岩体强度是影响冒顶片帮事故的另一重要因素。 岩体在成岩时及成岩后漫长的地质年代里经受了多次构造运动，形成各种构造形迹，即结构面，如断层、节理、层理、片理、破碎带等；此外，尚有沉积作用生成的弱夹层，如粘土岩层、煤层等。它们在不同程度上削弱了岩体强度，故称为“弱面”（软弱结构面）。 自然赋存的岩体，有时表现为散状体，有时表现为破裂状或整体状。因此形成了由松